Účiník domácích spotřebičů
Moderátor: Moderátoři
Už jsem do toho vnikl hlouběji, a tak si odpovím i sám, jen nevím, jestli dobře. 
Pan profesor obešel problém tak, že se tváří, že ta dioda nám nepatří, tu máme ještě "před elektroměrem". Potom udělá harmonickou analýzu zdeformovaného proudu a protože před sebou vidí jen konstantní odpor (diodu má za zády), nic mu nebrání použít princip superpozice a vhodně všechno vyhodnotit.
Harmonické složky proudu jsou stejné i před diodou, ale princip superpozice tu neplatí, před sebou teď máme nelineární odpor. Můžeme prostě říci, že platí stejná čísla?
Pan profesor obešel problém tak, že se tváří, že ta dioda nám nepatří, tu máme ještě "před elektroměrem". Potom udělá harmonickou analýzu zdeformovaného proudu a protože před sebou vidí jen konstantní odpor (diodu má za zády), nic mu nebrání použít princip superpozice a vhodně všechno vyhodnotit.
Harmonické složky proudu jsou stejné i před diodou, ale princip superpozice tu neplatí, před sebou teď máme nelineární odpor. Můžeme prostě říci, že platí stejná čísla?
Z pohledu praktického: účiník vždy souvisí s fázovým posuvem. Proto cosφ .
O jiném účiníku jsem za třicet let neslyšel. Nezaměňuje se to tu s činitelem plnění nebo úhlem otevření?
K určení fázového posuvu lze samozřejmě použít vrcholky sinusovky, protože v následujících případech nelze fázový posuv stanovit podle okamžiků průchodů napětí a proudu nulou - proud zpravidla teče kratší dobu, než je přiložené napětí, ale nikdy neteče déle, než je přiložené napětí. Nakreslete si to graficky.
Nelze ho vyhodnotit u diody, která otevře jen na vrcholku půlperiody a chvíli po něm zavře, protože úhel jejího otevření závisí na tom, jak dlouho přesahuje okamžité napětí sítě před diodou velikost napětí na kondenzátoru za diodou. Přitom zmíněný kondenzátor je touto diodou připojený jen v jedné půlvlně (při jednocestném usměrnění zůstane odpojený i v celé druhé půlvlně) a ještě je nabitý na stejnosměrné napětí, čili jako reaktance se vůči napájecí síti neprojeví a žádný fázový posuv nezpůsobí.
Tyristor, i v případě, že pracuje do čistě reálné zátěže, sice spouští se zpožděním, ale po sepnutí průběh proudu kopíruje stejný průběh, jaký má napětí. Vypnutí tyristoru nelze zpozdit, to závisí na klesnutí proudu pod přídržnou hodnotu, t.j. těsně před průchodem napětí nulou. Ani zde není celý průběh půlvlny, pro který lze využít jednoduché vztahy.
V podstatě se to chová jen jako rychle spínající spínač, který připojuje ke zdroji odporovou zátěž. Nic více, nic méně.
U zdrojů s usměrňovačem (ať už jde o normální spínaný zdroj, starou univerzální televizi, nebo řízený usměrňovač jako ve zdroji IPSALO) samozřejmě dojde k značnému tvarovému zkreslení sinusovky odebíraného proudu, navíc v době otevření diody nebo tyristoru může zpět do sítě procházet rušení mnohokrát vyšší spínací frekvence zdroje.
Protože fázový posun cosφ zde neplatí, nehovořil bych o kompenzaci účiníku zdroje, ale o lokální kompenzaci jaloviny odrušovací tlumivky.
To ostatní je jen filtrace kmitočtů vyšších, než je kmitočet sítě:
pro rušení postupující směrem od zdroje představuje tlumivka s kompenzační kapacitou LC dolní propust. Má zabránit průniku jehlových impulsů na usměrňovač (a zpomalit je, aby je případně zvládl transil nebo jiná přepěťová ochrana) a průniku rušení zpět do sítě. Tím, že tento filtr omezí průchod vyšších harmonických, ale základní harmonickou sítě 50Hz propustí, se opět průběh odebíraného proudu poněkud více přiblíží sinusovce. Ani zde bych jinou vědu nehledal.
O jiném účiníku jsem za třicet let neslyšel. Nezaměňuje se to tu s činitelem plnění nebo úhlem otevření?
K určení fázového posuvu lze samozřejmě použít vrcholky sinusovky, protože v následujících případech nelze fázový posuv stanovit podle okamžiků průchodů napětí a proudu nulou - proud zpravidla teče kratší dobu, než je přiložené napětí, ale nikdy neteče déle, než je přiložené napětí. Nakreslete si to graficky.
Nelze ho vyhodnotit u diody, která otevře jen na vrcholku půlperiody a chvíli po něm zavře, protože úhel jejího otevření závisí na tom, jak dlouho přesahuje okamžité napětí sítě před diodou velikost napětí na kondenzátoru za diodou. Přitom zmíněný kondenzátor je touto diodou připojený jen v jedné půlvlně (při jednocestném usměrnění zůstane odpojený i v celé druhé půlvlně) a ještě je nabitý na stejnosměrné napětí, čili jako reaktance se vůči napájecí síti neprojeví a žádný fázový posuv nezpůsobí.
Tyristor, i v případě, že pracuje do čistě reálné zátěže, sice spouští se zpožděním, ale po sepnutí průběh proudu kopíruje stejný průběh, jaký má napětí. Vypnutí tyristoru nelze zpozdit, to závisí na klesnutí proudu pod přídržnou hodnotu, t.j. těsně před průchodem napětí nulou. Ani zde není celý průběh půlvlny, pro který lze využít jednoduché vztahy.
V podstatě se to chová jen jako rychle spínající spínač, který připojuje ke zdroji odporovou zátěž. Nic více, nic méně.
U zdrojů s usměrňovačem (ať už jde o normální spínaný zdroj, starou univerzální televizi, nebo řízený usměrňovač jako ve zdroji IPSALO) samozřejmě dojde k značnému tvarovému zkreslení sinusovky odebíraného proudu, navíc v době otevření diody nebo tyristoru může zpět do sítě procházet rušení mnohokrát vyšší spínací frekvence zdroje.
Protože fázový posun cosφ zde neplatí, nehovořil bych o kompenzaci účiníku zdroje, ale o lokální kompenzaci jaloviny odrušovací tlumivky.
To ostatní je jen filtrace kmitočtů vyšších, než je kmitočet sítě:
pro rušení postupující směrem od zdroje představuje tlumivka s kompenzační kapacitou LC dolní propust. Má zabránit průniku jehlových impulsů na usměrňovač (a zpomalit je, aby je případně zvládl transil nebo jiná přepěťová ochrana) a průniku rušení zpět do sítě. Tím, že tento filtr omezí průchod vyšších harmonických, ale základní harmonickou sítě 50Hz propustí, se opět průběh odebíraného proudu poněkud více přiblíží sinusovce. Ani zde bych jinou vědu nehledal.
Ale řeč je o kompenzaci účiníku spotřebiče, aby jalový proud nezvyšoval ztráty v reálných odporech napájecí sítě. A nemůžu si pomoci, jestli mi napřed projde nulou průběh napětí, teprve pak začne protékat proud, posléze proud opět téci přestane a teprve nakonec projde průběh napětí nulou zpět, pak to znamená deformaci průběhu odebíraného proudu, ne však jeho fázový posuv, který by znamenal, že teče proud bez napětí, tedy jalový výkon.
Nejspolehlivější cesta, jak tento průběh proudu přiblížit sinusovce, je co nejúčinnější odfiltrování vyšších harmonických (tolik Fourier). Protože k tomu se využije reaktance, bude třeba její vliv vykompenzovat. Ale je to kompenzace filtru, nikoli toho zbytku za usměrňovačem.
Nejspolehlivější cesta, jak tento průběh proudu přiblížit sinusovce, je co nejúčinnější odfiltrování vyšších harmonických (tolik Fourier). Protože k tomu se využije reaktance, bude třeba její vliv vykompenzovat. Ale je to kompenzace filtru, nikoli toho zbytku za usměrňovačem.
Ale ta filtrační tlumivka pasivní PFC je ZA usměrňovačem, jestli je teda řeč o ní.
A když už jsi nakousl toho Fouriera, tak si ten průběh proudu co odebírá usměrňovač rozlož na harmonické a protože napětí je sinusové (tj. jen 1. harmonická), tak všechny vyšší harmonické proudu se nepodílejí na činném příkonu a tudíž tvoří...
A když už jsi nakousl toho Fouriera, tak si ten průběh proudu co odebírá usměrňovač rozlož na harmonické a protože napětí je sinusové (tj. jen 1. harmonická), tak všechny vyšší harmonické proudu se nepodílejí na činném příkonu a tudíž tvoří...
Já jsem (a Hill asi taky) ze staré školy, elektriku jsme brali jako součást fyziky. A tak je mi proti srsti mluvit o cos fí tam, kde nejsou harmonické průběhy, dokonce ani střídavý proud u toho jednocestného usměrnění.
Jistěže jsou deformace a opatření proti nim, ale mluvit o tom termíny zrozenými z harmonických průběhů s takovou lehkostí, tím se to spíš zamlží než objasní.
U reaktanční zátěže je to prosté. Každou půlperiodu mi elektrárna pošle 100Ws a já jí vždy 20Ws vrátím. Je jasné, co je zdánlivá, jalová a činná hodnota. Ale v tom příkladě s jednocestným usměrňovačem mi elektrárna pošle v jedné půlperiodě 100Ws a v druhé nic. A já si to za diodou vysvětlím tak, že mám v obou půlperiodách průměrně 50Ws, ale vlastně v jedné 40, v druhé 60 a těch pendlujících 1000W je tedy jalový výkon. A je to.
Jistěže jsou deformace a opatření proti nim, ale mluvit o tom termíny zrozenými z harmonických průběhů s takovou lehkostí, tím se to spíš zamlží než objasní.
U reaktanční zátěže je to prosté. Každou půlperiodu mi elektrárna pošle 100Ws a já jí vždy 20Ws vrátím. Je jasné, co je zdánlivá, jalová a činná hodnota. Ale v tom příkladě s jednocestným usměrňovačem mi elektrárna pošle v jedné půlperiodě 100Ws a v druhé nic. A já si to za diodou vysvětlím tak, že mám v obou půlperiodách průměrně 50Ws, ale vlastně v jedné 40, v druhé 60 a těch pendlujících 1000W je tedy jalový výkon. A je to.
Nemínil jsem akumulační tlumivky ani filtrační, ani primáry spínaných trafíček. Mám na mysli filtry v síťovém přívodu PŘED usměrňovačem.
Teď hypoteticky: usměrním napětí do zátěže odebírající konstantní proud. Tedy napětí má sinusový průběh, proud obdélníkový (v idealizovaném případě). Průběh proudu má tedy jen liché harmonické.
Ze sítě však stále jde napětí i proud ve fázi, čili odpory vedení ohřívají ztráty způsobené pouze tím proudem, který ve spotřebiči koná práci. Proudem činným.
Přitom vztahy pro výpočet efektivní hodnoty výkonu zde platí nikoli pro sinusový průběh, který má napětí, ani pro obdélníkový (nebo lichoběžníkový), jaký má proud, ale jako souhrn výkonu všech (významných) harmonických. Takže se na tom příkonu spotřebiče podílejí.
Teď hypoteticky: usměrním napětí do zátěže odebírající konstantní proud. Tedy napětí má sinusový průběh, proud obdélníkový (v idealizovaném případě). Průběh proudu má tedy jen liché harmonické.
Ze sítě však stále jde napětí i proud ve fázi, čili odpory vedení ohřívají ztráty způsobené pouze tím proudem, který ve spotřebiči koná práci. Proudem činným.
Přitom vztahy pro výpočet efektivní hodnoty výkonu zde platí nikoli pro sinusový průběh, který má napětí, ani pro obdélníkový (nebo lichoběžníkový), jaký má proud, ale jako souhrn výkonu všech (významných) harmonických. Takže se na tom příkonu spotřebiče podílejí.
Mohl bych se zeptat proč pokud je odebírán proud ze sítě o nesinusovém průběhu( např kvůli triakové regulaci nebo usměrňovači s filtračním kondenzátorem) vznikají vyšší harmonické?
To že jde výsledný průběh proudu pomocí fourierovy transformace rozložit a popsat pomocí vyšších harmonických je mi známo.
Mě by však zajímal FYZIKÁLNÍ PRINCIP vzniku vyšších harmonických.
To že jde výsledný průběh proudu pomocí fourierovy transformace rozložit a popsat pomocí vyšších harmonických je mi známo.
Mě by však zajímal FYZIKÁLNÍ PRINCIP vzniku vyšších harmonických.
Promiňte, že furt melu o tom jednocestném usměrnění, ale teď mne trklo, v čem je ten rozdíl z pohledu elektrárny a zátěže. Ty harmonické složky proudu jsou stejné na zátěži i v elektrárně, ale výkonově se to liší tak, že pro elektrárnu je U sinusové od 0 do T, ale za diodou na zátěži jen od 0 po T/2, od T/2 do T je nulové.
A v tom případě tam integrál U*sin(ω*t) * I*sin(k*ω*t) pro lichá k vždy něco zanechá, nebo se pletu?
Jasně že se pletu, to by i na zátěži musela být nula. Kde je ten pes zakopanej?? Ráno snad bude moudřejší.
A v tom případě tam integrál U*sin(ω*t) * I*sin(k*ω*t) pro lichá k vždy něco zanechá, nebo se pletu?
Jasně že se pletu, to by i na zátěži musela být nula. Kde je ten pes zakopanej?? Ráno snad bude moudřejší.
Naposledy upravil(a) Bernard dne 05 led 2010, 22:06, celkem upraveno 1 x.
Jasně, teoreticky vyjde nula, ale to pořád ještě nevysvětlí, kde se tam vezme jalovina: obvod odebírá proud jen v čase, kdy na něm existuje napětí, tedy je s napětím ve fázi.
V době průchodu napětí nulou je i proud nulový, tedy okamžitý výkon nula; v kterémkoli jiném okamžiku je tedy výkon činný, nic z něho nepřetlačuje napětí zdroje, když toto klesne.
Dokud ovšem do obvodu nevrazím reaktanční prvek, abych z toho obdélníku udělal něco bližšího sinusovce. Pak už je co kompenzovat.
V době průchodu napětí nulou je i proud nulový, tedy okamžitý výkon nula; v kterémkoli jiném okamžiku je tedy výkon činný, nic z něho nepřetlačuje napětí zdroje, když toto klesne.
Dokud ovšem do obvodu nevrazím reaktanční prvek, abych z toho obdélníku udělal něco bližšího sinusovce. Pak už je co kompenzovat.